(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210956951.0 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 中国地质大 学 （武汉） 地址 430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388号 (72)发明人 翟超　李思远　姚子俊　郭博文　 (74)专利代理 机构 武汉知产时代知识产权代理 有限公司 42 238 专利代理师 张磊 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 13/00(2006.01) (54)发明名称 具有频率 适应能力的交 互控制方法及系统 (57)摘要 本发明涉及机器人运动控制领域， 提供一种 具有频率适应能力的交互控制方法及系统， 包 括： 机器人获取用户的位置轨迹， 通过用户的位 置轨迹计算获得速度时间序列； 通过速度时间序 列构建运动模 型和反馈控制器； 将运动模型和反 馈控制器进行整合， 获得整合控制模型； 将频率 适应引入整合控制模型， 获得具有频率适应能力 的整合控制模 型； 通过具有 频率适应能力的整合 控制模型控制机器人进行跟随运动。 本发明考虑 了在人机交互运动协同的条件下， 参与者的运动 频率发生变化， 机器人如何做出相应的调整， 以 实现频率适应， 与参与者的运动频率达到动态平 衡， 并且这种适应是长期且稳定的， 使得机器人 的跟随效果更好。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115446829 A 2022.12.09 CN 115446829 A 1.一种具有频率 适应能力的交 互控制方法， 其特 征在于， 包括： S1： 机器人获取用户的位置 轨迹， 通过所述用户的位置 轨迹计算获得速度时间序列； S2： 通过所述速度时间序列构建运动模型和反馈控制器； S3： 将所述 运动模型和所述反馈控制器进行整合， 获得整合控制模型； S4： 将频率 适应引入所述整合控制模型， 获得 具有频率 适应能力的整合控制模型； S5： 通过所述具有频率 适应能力的整合控制模型控制机器人进行跟随运动。 2.根据权利要求1所述的具有频率适应能力的交互控制方法， 其特征在于， 步骤S1中， 所述速度时间序列的表达式为： 其中， t为运行时间， h为采样时间间隔， xhp(t)为t时刻用户的当前位置， xhp(t+h)为t+h 时刻用户的当前位置， 为t时刻用户的当前速度。 3.根据权利要求1所述的具有频率 适应能力的交 互控制方法， 其特 征在于， 步骤S2中： 所述运动模型的表达式为： 所述反馈控制器的表达式为： 其中， u为反馈控制器， xvp为机器人的当前位置， 为机器人的当前速度， 为机器人 的当前加速度， xhp为用户的当前位置， α 、 β 和γ是控制参数， ω表示机器人所需适应的频率， k1表示状态反馈系数。 4.根据权利要求1所述的具有频率适应能力的交互控制方法， 其特征在于， 步骤S3中， 所述整合控制模型的表达式为： 其中， 为整合控制模型， ω0表示本征频率， ω表示机器人所需适应的频率， κ 表示耦合 强度， F(t)表示用户运动对机器人产生 的时间周期扰动， v为松弛参数， x1为直角坐标中振 荡器的第一状态变量， x2为直角坐标中振荡器的第二状态变量。 5.根据权利要求1所述的具有频率适应能力的交互控制方法， 其特征在于， 步骤S4中， 所述具有频率 适应能力的整合控制模型的表达式为： 其中， 为整合控制模型， ω0表示本征频率， ω表示机器人所需适应的频率， κ表示耦合 强度， F(t)表示用户运动对机器人产生 的时间周期扰动， v为松弛参数， x1为直角坐标中振权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115446829 A 2荡器的第一状态变量， x2为直角坐标中振荡器的第二状态变量， 为x1的导数， 为x2的导 数， fx1与fx2分别表示两个 状态变量的状态函数。 6.一种具有频率 适应能力的交 互控制系统， 其特 征在于， 包括： 速度时间序列获取模块， 用于机器人获取用户的位置轨迹， 通过所述用户的位置轨迹 计算获得速度时间序列； 模型构建模块， 用于通过 所述速度时间序列构建运动模型和反馈控制器； 模型整合模块， 用于将所述 运动模型和所述反馈控制器进行整合， 获得整合控制模型； 频率适应引入模块， 用于将频率适应引入所述整合控制模型， 获得具有频率适应能力 的整合控制模型； 跟随运动模块， 用于通过所述具有频率适应能力的整合控制模型控制机器人进行跟随 运动。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115446829 A 3